渣漿泵中常用的彈性體主要分為三類:天然橡膠、聚氨酯及合成彈性體。
1.天然橡膠
天然橡膠作為襯里材料時,對粒徑達12mm(1/2英寸)的固體顆粒表現出優異的耐沖蝕性能,但應用于葉輪時,其對粒徑超過6mm(1/4英寸)顆粒的抵抗能力顯著下降。此外,天然橡膠對含尖銳固體的介質適應性有限,不過新型抗切割配方已在一定程度上改善此缺陷。由于天然橡膠質地偏軟,易被大尺寸固體或雜物切割、撕裂,在磨機回路(如球磨機、半自磨機滾筒及磨機集水坑振動篩)中應用時,篩孔尺寸與篩網介質狀態的調控是確保其穩定服役的關鍵因素。 天然橡膠存在特有的滯后回復失效模式,即材料內部熱量積聚可引發熱分解及脫硫反應,導致機械性能急劇衰減。為規避該風險,葉輪圓周速度通常需控制在27.5m/s(5400ft/min)以下,以防止吸入襯里靠近葉輪外緣區域發生熱降解。 天然橡膠對油類、溶劑及強酸的耐受性較差,接觸后易出現體積顯著膨脹、耐磨性降低及機械強度大幅下降等問題,且不適用于流體溫度超過75℃的工況。對于化學品或高溫環境,需采用合成彈性體,并依據具體化學介質與操作溫度組合進行針對性選型。
2.聚氨酯
聚氨酯作為一類合成彈性體,由兩種液態化學品混合澆注后固化形成。該材料對細小固體顆粒表現出優異的抵抗性能,在部分應用場景中其性能優于天然橡膠。 盡管并非典型的耐化學腐蝕材料,聚氨酯的抗化學膨脹性仍顯著優于天然橡膠;在含多種化學品的浮選回路等場景中,其使用壽命可大幅超過天然橡膠。此外,聚氨酯可應用于葉輪圓周速度超過27.5m/s(5400ft/min)的泵側襯里(此工況下天然橡膠已不適用),且適用于存在雜物可能損壞橡膠葉輪的偶發場景。 由于聚氨酯的肖氏硬度通常高于常規天然橡膠,其在對抗粗糙、鋒利顆粒時性能可能受限,此類顆粒易導致其表面發生剝落。另外,聚氨酯的化學結構使其易受“水解”作用影響(彈性體的特有失效模式),尤其在接觸強酸或強堿環境時;但通過特定配方改良,可顯著提升其抗水解性能。聚氨酯的適用溫度上限為70℃,且會被碳氫化合物降解。
3.合成彈性體
在合成彈性體化合物中,天然橡膠的聚合物組分被特制聚合物取代,這類特制聚合物可耐受特定化學環境或操作溫度。這一改性過程通常需采用新型增強劑、固化劑及其他適配于所選合成橡膠的專用助劑。 盡管合成彈性體在耐化學性與耐熱性方面均優于天然橡膠,但存在一項固有權衡:其耐磨性通常低于配方優化后的天然橡膠。上述特性差異源于材料設計的優先級考量—— 合成彈性體通過分子結構調控實現環境適應性提升,卻在摩擦學性能上做出妥協,這為具體工況下的材料選型提供了關鍵依據,即需在環境耐受性與耐磨性能之間進行針對性平衡。